Antonio Šiber, u suradnji s kolegom Anžeom Božičem s Instituta Jožef Štefan objavio je članak u prestižnom časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences. Autori su istraživali su kako umotavanje peludnog zrna ovisi o njegovom mehaničkom dizajnu. Božič i Šiber su u elastičnom modelu zrna pokazali da je za uredan proces umotavanja zrna nužna fina usklađenost elastičnosti i geometrije peludnog zrna, a njihovi rezultati bacaju novo svjetlo na funkcionalnost i evoluciju peludi. 

Mechanical design of apertures and the infolding of pollen grain

Anže Božič and Antonio Šiber, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020).

DOI: 10.1073/pnas.2011084117

Uredno zatvaranje apertura događa se samo u omeđenom prostoru elastičnih parametara, što sugerira da su ovi parametri evolucijski ugođeni tako da to zatvaranje i omoguće. Istraživanjem zrna s različitim brojem apertura otkriveno je da se prostor elastičnih parametara koji vode na uredno zatvaranje sužava kako se broj apertura povećava. To znači da su biljne vrste čija pelud ima više apertura osjetljivije na promjene u debljini stijenke i u njenoj elastičnosti te da promjene koje su znatno manje nego kod peludi s manjim brojem apertura mogu dovesti do potpune nefunkcionalnosti apertura i isušivanja koje uništava pelud. Oblik i površina apertura također utječu na umotavanje, a pokazano je da duge aperture koje se protežu od jednog do drugog pola zrna, poput češnja ili režnja, vode do urednijeg zatvaranja nego što je to slučaj kod kraćih, a pogotovo kružnih apertura.

Ova studija pokazuje da iako zrna s većim brojem apertura imaju veću vjerojatnost klijanja, njihova mehanika zahtijeva preciznije ugođenu geometriju i elastičnost zrna da bi se ono uspješno zatvaralo prilikom isušivanja (zrna s manjim brojem apertura robusnije se i pouzdanije zatvaraju). Stoga bi velika učestalost biljnih vrsta čija pelud ima tri aperture (a ne još i više) mogla biti rezultat kompromisa između ova dva suprotstavljena trenda. Premda je raznolikost peludnih zrna ogromna, studija Božiča i Šibera predstavlja pokušaj da se odrede neke značajke njihovog mehaničkog ustroja koje bi mogle biti zajedničke velikom broju vrsta.

 Rezultati bi mogli imati i primjenu u dizajnu nehomogenih elastičnih ljusaka, pogotovo mikroskopske veličine, koje željenom deformacijom odgovaraju na promjene iz okoline. Takve bi se ljuske mogle koristiti i za enkapsulaciju i dostavu lijekova na mikroskopskoj skali. Za razliku od homogenih ljusaka koje odolijevaju povećanju tlaka sve do točke katastrofalnog urušavanja, nehomogene ljuske s dizajniranim aperturama deformirale bi se kontinuirano i programirano, ovisno o veličini (osmotskog) tlaka. Mekana područja u takvim ljuskama efektivno bi navodila i lokalizirala deformaciju koja se u slučaju homogenih sfernih ljusaka može pojaviti u bilo kojoj točki površine.